北京大学“挑战杯”系列赛事是校内规模最大、最具权威性和影响力的学生课外学术科技作品竞赛。自创办以来，赛事已成功举办三十三届，始终致力于鼓励和引导广大学生关注科技学术前沿，在实践中提升学术创新能力，为学术发展贡献智慧。根据本届“挑战杯”竞赛评审要求，经过学院初审与校级决赛答辩，北京大学第三十三届“挑战杯”系列赛事（包括五四青年科学奖、跨学科竞赛及特别贡献奖）评审工作已圆满完成，并于2025年6月正式公布获奖名单。
在本届赛事中，新材料学院共两支队伍参赛并斩获佳绩，荣获五四青年科学奖特等奖1项、跨学科竞赛优秀奖1项。特此向获奖团队及指导老师表示祝贺！
特等奖项目介绍
项目名称：原位压力电池测试模具以及电池内部形貌演化的测试方法
课题背景：在碳达峰、碳中和战略目标推动下，固态电池因其本征安全性与高能量密度，成为全球新型储能技术的重要研究方向。然而，电池运行过程中界面接触状态、电化学反应与外部压力之间存在复杂耦合，传统测试手段难以实现同步观测与结构解析，限制了对其性能演化机制的深入理解。为突破现有测试瓶颈，亟需构建一种集成结构成像、压力控制与电化学测试于一体的原位耦合表征系统，以支撑固态电池材料优化与机制研究的系统性推进。
研究方法：本研究提出并实现了一种集成原位CT成像、电化学测试与可控压力监测的多物理场耦合表征方法，旨在实现固态电池运行过程中的结构、力学与电性能的同步获取与关联分析。研究通过以下方法展开：
系统构建：自主设计并搭建了原位压力电池测试模具，采用PEEK或PTFE等低吸收高强度材料以兼容X射线与中子成像，嵌入高灵敏度压力传感器与电信号接口，实现动态加载与信号传输。
同步采集机制：建立CT图像、压力曲线与电化学数据的联动采集系统，采用触发同步机制或后期配准算法，确保三类物理量的时间一致性与空间协同性。
多物理参数耦合分析模型：围绕极化电压、界面压力和CT灰度图像三类核心数据，构建联合分析模型，系统揭示电池内部锂沉积、界面反应、副产物堆积等关键行为之间的因果关系。
应用验证：将测试平台应用于多类固态电池体系中，实证检验系统在动态形貌演化、电化学响应与力学状态耦合行为表征方面的可靠性和适应性。
研究结论：本研究成功构建了一套集成原位CT成像、压力监测与电化学测试的三位一体耦合表征系统，打破了传统测试手段在“结构—力学—电性能”同步获取方面的技术瓶颈。通过采用高强度低吸收材料、模块化模具设计及高时空分辨率的数据采集机制，该系统可实现固态电池在服役过程中的结构演化、界面压力变化与电化学性能的实时联动观测。实验验证表明，该方法具备良好的成像兼容性、数据一致性与适配性，为揭示锂金属沉积、界面副反应与应力演化等多物理耦合机制提供了有力技术支撑，也为高性能固态电池材料设计和界面优化提供了新路径与工具平台。
队员赴北京参加决赛答辩
成员介绍：
谢玉婷：北京大学新材料学院2024级硕士研究生，研究方向为全固态电池负极材料。在本项目中担任队长，全面负责项目的整体规划与组织协调工作，主导项目方案设计与实施路径，统筹各阶段任务分配，牵头撰写项目申请书和总结报告，确保项目有序推进并高质量完成。
狄龙邦：北京大学新材料学院2024级博士研究生，长期从事全固态电池相关研究，尤其在电池结构设计与CT原位表征技术方面具有丰富经验。在本项目中，负责实验平台的搭建与优化，承担关键模具设计任务，主导开展核心实验工作，并对实验方案提出技术支持与改进建议。
杨子涵：北京大学新材料学院2024级硕士研究生，研究方向包括非晶电解质和富锂锰基正极材料。在本项目中，主要负责文献调研和资料汇总工作，协助开展实验并系统收集与整理实验数据，为项目分析与结果论证提供重要支撑。
张智媛：北京大学汇丰商学院2024级硕士研究生，具备良好的管理与沟通能力。在本项目中，协助完成项目相关的资料整理及文字润色等工作，并参与项目阶段成果展示材料的准备工作，促进项目材料的规范化表达。
学术活动是激发青年人才创新潜能、推动素质教育深入发展的重要平台。新材料学院始终致力于营造优质科创环境，鼓励学生投身课外学术实践与竞赛，提升创新能力，展现学术风采。欢迎同学们持续关注并积极参与北京大学“挑战杯”等学术赛事，在实践中探索前沿、突破自我！
